一种马氏体抗菌不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种马氏体抗菌不锈钢及其制备方法，该不锈钢的化学成分按重量百分数(wt.％)计组成如下：C：0.40

【技术实现步骤摘要】
一种马氏体抗菌不锈钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于不锈钢领域，尤其涉及一种具有抗菌功能的马氏体不锈钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和人民经济生活水平的提高，人们对周围的环境和自身的健康越来越重视，抗菌材料也因此受到了越来越多研究者的关注。抗菌不锈钢也正是在这种大背景下被研发出来。抗菌不锈钢是指在现有不锈钢的基体或表面上添加具有抗菌作用的金属元素，如铜(Cu)、银(Ag)和稀土金属(如Re) 等，通过特殊的热处理操作使材料获得兼具优良抗菌性能及良好力学、耐蚀性能的新型钢铁材料。
[0003]现阶段对于马氏体抗菌不锈钢，其主要思路为在马氏体不锈钢基体中添加具有杀菌作用的Cu和Ag等元素。如专利公开号CN1272889的专利中开发了一种含有银元素的抗菌不锈钢；申请号为200610134868.6的专利中较早地开发出了一种含铜马氏体抗菌不锈钢及其热处理方法，通过基体中弥散分布的纳米级析出相ε
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Cu，使材料本身保持良好机械性能的同时，还具备广谱及持久的抗菌性；申请号为200710199267.8，201110083730.9和201110266884.1的专利中同样在马氏体中添加Cu元素，通过特殊的热处理使材料基体中析出纳米级的ε
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Cu析出相，从而具备抗菌性能；然而，马氏体钢中Cu元素含量较低时，马氏体钢不能表现出优异的抗菌性能；而当Cu含量较高时，除生产成本大幅度提高以外，且过量的Cu也将降低材料的加工性能和耐蚀性能。总而言之，现阶段抗菌不锈钢中主要是添加Cu或Ag元素，但含Cu或Ag抗菌不锈钢的相关专利中并未提及材料的快速杀菌以及保证材料在高细菌浓度下的抗菌性能。

技术实现思路

[0004]为了改善上述技术问题，本专利技术提供了一种马氏体抗菌不锈钢，在马氏体抗菌不锈钢基体中添加钪Sc元素，通过相应的热处理，使材料在基体中析出碳化物，富铜相以及含Sc中间相，在提高材料硬度的同时，使材料具备快速杀菌性以及在高细菌浓度下的抗菌性能。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种马氏体抗菌不锈钢，该不锈钢的化学成分按重量百分数(wt.％)计，组成如下：C：0.40
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0.65；Si：≤1.0；Mn：≤1.0；S：≤0.03；P：≤0.03；Cr： 12.0
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18.0；Mo：0.5
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1.0；V：0.1
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0.3；Cu：1.5
‑
3.5；Sc：0.1
‑
2.0；余量为Fe。
[0007]根据本专利技术的技术方案，所述不锈钢的化学成分按重量百分数(wt.％)计，组成如下：C：0.40
‑
0.55；Si：0.5
‑
0.9；Mn：0.5
‑
0.9；S：≤0.03；P：≤0.03； Cr：14.0
‑
16.0；Mo：0.6
‑
0.95；V：0.15
‑
0.25；Cu：2.0
‑
3.5；Sc：0.1
‑
2.0；余量为Fe。
[0008]根据本专利技术的技术方案，所述不锈钢的化学成分按重量百分数(wt.％)计，组成如下：C：0.40
‑
0.55；Si：0.5
‑
0.9；Mn：0.5
‑
0.9；S：0.01
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0.03；P：0.01
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0.03； Cr：14.0
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16.0；
Mo：0.6
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0.95；V：0.15
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0.25；Cu：2.0
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3.5；Sc：0.1
‑
2.0；余量为Fe。
[0009]本专利技术还提供了上述马氏体抗菌不锈钢的热处理方法，包括以下步骤：在 980
‑
1050℃保温0.5
‑
1h，油冷至室温，在奥氏体区域进行保温处理，之后在 550
‑
700℃回火处理2
‑
4h，空冷至室温。
[0010]本专利技术还提供了上述马氏体抗菌不锈钢的制备方法，包括以下步骤：。
[0011](1)按比例将各元素混合均匀制备成钢锭；
[0012](2)制备坯料：将钢锭于900
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1000℃均匀化处理1
‑
3小时，并经过热锻、热轧，制备坯料；其中，终锻温度不低于800℃；
[0013](3)热处理：将步骤(2)的坯料在980
‑
1050℃保温0.5
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1h，油冷至室温，在奥氏体区域进行保温处理，之后在550
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700℃回火处理2
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4h，空冷至室温，得到抗菌不锈钢。
[0014]根据本专利技术的技术方案，步骤(2)中的热锻温度不高于1000℃，保温时间 2
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5h，终锻温度不低于850℃。
[0015]根据本专利技术的技术方案，步骤(2)中的热轧温度不高于1000℃，保温时间 2
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5h，终轧温度不低于850℃。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]在980
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1050℃保温0.5
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1h，油冷至室温，在奥氏体区域(即不锈钢所处的温度区域)进行保温处理，能够使Sc和其他元素完全固溶到不锈钢基体中，形成含Sc的过饱和固溶体，但是淬火温度(即不锈钢的保温温度)不宜过高，防止奥氏体稳定性提高和晶粒的长大，导致冷却转变后残余奥氏体的增加。之后在 550
‑
700℃回火处理2
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4h，空冷至室温。回火处理过程中，不仅能够促使碳化物及富铜相的析出，还能使处于过饱和状态的Sc元素以第二相的形式析出，在马氏体基体中形成一定量的含Sc中间相。这些析出相的存在不仅能够提高马氏体的硬度，还赋予材料优异的抗菌性能。
[0018](1)本专利技术将Sc元素添加到马氏体不锈钢中，获得了一种具有快速杀菌及强烈杀菌能力的马氏体抗菌不锈钢，通过调控钢中Sc元素的含量及相应的热处理，在提高材料硬度的同时，赋予材料快速杀菌性以及高细菌浓度下的优异抗菌性能。
[0019](2)本专利技术中Sc元素会影响微生物产生差异蛋白，从而控制微生物的生长、繁殖以及新陈代谢。稀土元素对于环境中的微生物菌株的繁殖具有Homesis效应，即低浓度的稀土元素对微生物的生长具有刺激性作用，但随着稀土元素释放浓度的增加，微生物的细胞壁的通透性被提高，致使内含物外泄，促进了稀土离子进入细胞，阻碍了细胞的新陈代谢从而抑制微生物生长。同时通过热处理可使不锈钢析出含Sc的第二相，不锈钢表面存在的第二相更易溶出Sc离子，进而赋予了不锈钢强烈的杀菌作用。
具体实施方式
[0020]下文将结合具体实施例对本专利技术的组合物及其热处理方法做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种马氏体抗菌不锈钢，其特征在于，该不锈钢的化学成分按重量百分数(wt.％)计，组成如下：C：0.40
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0.65；Si：≤1.0；Mn：≤1.0；S：≤0.03；P：≤0.03；Cr：14.0
‑
16.0；Mo：0.5
‑
1.0；V：0.1
‑
0.3；Cu：1.5
‑
3.5；Sc：0.1
‑
2.0；余量为Fe。2.根据权利要求1所述的马氏体抗菌不锈钢，其特征在于，所述不锈钢的化学成分按重量百分数(wt.％)计，组成如下：C：0.40
‑
0.55；Si：0.5
‑
0.9；Mn：0.5
‑
0.9；S：≤0.03；P：≤0.03；Cr：14.0
‑
16.0；Mo：0.6
‑
0.95；V：0.15
‑
0.25；Cu：2.0
‑
3.5；Sc：0.1
‑
2.0；余量为Fe。3.根据权利要求1或2所述的马氏体抗菌不锈钢，其特征在于，所述不锈钢的化学成分按重量百分数(wt.％)计，组成如下：C：0.40
‑
0.55；Si：0.5
‑
0.9；Mn：0.5
‑
0.9；S：0.01
‑
0.03；P：0.01
‑
0.03；Cr：14.0
‑
16.0；Mo：0.6
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【专利技术属性】
技术研发人员：敬和民，郝文俊，黄郦，张琦，钟嘉良，钟敏，杨柯，
申请(专利权)人：广东金辉刀剪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：